一种射频导航天线

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种射频导航天线。

背景技术

射频导航天线是导航系统中重要的组成部分，通过与导航卫星通信进行精准定位及信息收发，现有的导航天线大多是单频工作，信号不稳定、定位精度差、使用时可靠性低，也有采用多频工作的导航天线，这类天线大多由多个单频天线通过平面组合而成，体积大、低仰角增益性能差、多个单频天线之间的干扰大，使用效果不佳。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种体积小、集成度高、兼容频带多、信号稳定、定位精准、可靠性高的射频导航天线。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，射频导航天线，包括：

圆饼形的金属底座；

圆形的电路板，所述电路板同轴设置在所述金属底座上，所述电路板的直径小于等于所述金属底座的直径；

射频接头，所述射频接头位于所述金属底座内，所述射频接头的上端部穿过所述金属底座的上表面与所述电路板电连接；

天线组件，所述天线组件位于所述电路板的上方，所述天线组件与所述金属底座相连接；

所述天线组件包括自上向下依次叠层设置的五层天线，这五层天线分别工作于不同的频带，位于上部的三层天线为陶瓷天线，位于下部的两层天线为贴片天线，所述陶瓷天线在上下方向上的投影呈矩形，所述陶瓷天线的中心位于所述金属底座的轴心线的延长线上，所述陶瓷天线的边长自上向下依次变大，所述贴片天线在上下方向上的投影呈圆形，所述贴片天线与所述金属底座同轴设置，所述贴片天线的直径自上向下依次变大，最下层的所述陶瓷天线的对角线长度小于最上层的所述贴片天线的直径，最下层的所述贴片天线的直径小于所述电路板的直径。

优选地，所述五层天线的工作频带自上向下分别为S、L、B2b、B1和B3。

优选地，在三层所述陶瓷天线中，最上层的所述陶瓷天线的基材材质为65瓷介质粉料，下两层的所述陶瓷天线的基材材质为C10R-B介质粉料。

优选地，所述贴片天线的基材材质为F4BM-2。

优选地，所述陶瓷天线的辐射面的材质为银，所述贴片天线的辐射面的材质为铜。

进一步优选地，所述辐射面均位于其所在天线的上表面。，

优选地，所述五层天线中，相邻层的天线之间通过3M背胶相连接。

优选地，所述天线组件通过贯穿所述电路板的螺栓与所述金属底座相连接，所述天线组件上开设有多个用于所述螺栓穿过的安装孔。

优选地，所述天线组件上还设置有多个起短路穿针作用的金属化过孔。

进一步优选地，所述金属底座的材质为铝，所述金属底座构成所述天线组件的反射板。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明提供的射频导航天线，包括金属底座、与金属底座同轴设置的电路板、位于金属底座内并于电路板电连接的射频接头和位于电路板上方并与金属底座相连接的天线组件，天线组件包括自上向下依次叠层设置的五层分别工作于不同频带的天线，位于上部的三层为陶瓷天线，位于下部的两层为贴片天线，通过使陶瓷天线在上下方向上的投影呈矩形，使陶瓷天线的中心位于金属底座轴心线的延长线上，使陶瓷天线的边长自上向下依次变大，使贴片天线与金属底座同轴设置，使贴片天线、电路板、金属底座的直径自上向下依次变大，使最下层陶瓷天线的对角线长度小于最上层贴片天线的直径，使得该天线体积小、集成度高、兼容频带多、信号稳定、定位精准、可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例的立体示意图。

其中：10.金属底座；20.电路板；40.天线组件；41.第一陶瓷天线；42.第二陶瓷天线；43.第三陶瓷天线；44.第一贴片天线；45.第二贴片天线；46.辐射面；50.安装孔；51.金属化过孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供的射频导航天线，包括：金属底座10、电路板20、射频接头和天线组件40，其中，金属底座10为圆饼形，电路板20为圆形，电路板20设置在金属底座10的上表面并于金属底座10同轴设置，电路板20的直径小于等于金属底座20的直径，在本实施例中，电路板20的直径等于金属底座10的直径，射频接头（图中未视出）位于金属底座10内，射频接头的上端部穿过金属底座10的上表面后与电路板20电连接；天线组件40位于电路板20的上方，天线组件40与金属底座10相连接。

天线组件40包括自上向下依次叠层设置的五层天线，这五层天线分别工作于不同的频带，位于上部的三层天线自上向下依次为第一陶瓷天线41、第二陶瓷天线42和第三陶瓷天线43，位于下部的两层天线自上向下依次为第一贴片天线44、第二贴片天线45，上述陶瓷天线在上下方向上的投影呈矩形，其中心均位于金属底座10的轴心线的延长线上，第一陶瓷天线41的边长小于第二陶瓷天线42的边长，第二陶瓷天线42的边长小于第三陶瓷天线43的边长；上述贴片天线在上下方向上的投影呈圆形，并与金属底座10同轴设置，第一贴片天线44的直径小于第二贴片天线45的直径；第三陶瓷天线43上表面的对角线长度小于第一贴片天线44的直径，第二贴片天线45的直径小于电路板20的直径；五层天线通过这样的形状、位置及尺寸设置，能够形成宝塔形态，物理稳定性强，安装时不容易磕碰到各层天线的边缘，不易造成损坏。

上述五层天线的工作频带自上向下分别为S、L、B2b、B1和B3，具体地，第一陶瓷天线41的工作频带为S，第二陶瓷天线42的工作频带为L，第三陶瓷天线43的工作频带为B2b，第一贴片天线44的工作频带为B1，第二贴片天线45的工作频带为B3，这样设置使得该射频导航天线能够完成多频点卫星导航信号的接收，同时兼容北斗一代、北斗二代、北斗三代和美国GPS的通信频率，在信号输出时，这五层天线的五路信号通过合路器从不同的输出端口输出。

第一陶瓷天线41的基材尺寸为25mm×25mm×3mm，基材材质为为65瓷介质粉料，该材质的特性为：介电常数6.7，介质损耗角正切值≤2.5×10

第二陶瓷天线42的基材尺寸为33.5mm×33.5mm×4mm，第三陶瓷天线43的基材尺寸为43mm×43mm×5mm，第二陶瓷天线42和第三陶瓷天线43的基材材质为C10R-B介质粉料，该材质的特性为：介电常数11.6，Q值38000，温漂为25至85℃范围：-5.4ppm/℃。

第一贴片天线44的基材尺寸为Φ66mm×4mm，基材材质为F4BM-2中的F4BM-2（350），该材质的特性为：介电常数3.5，介质损耗角正切值≤2.0×10

第一陶瓷天线41、第二陶瓷天线42、第三陶瓷天线43辐射面的材质为银，辐射面位于其所在天线的上表面。

第一贴片天线44、第二贴片天线45辐射面的材质为铜，辐射面位于其所在天线的上表面。

第一陶瓷天线41、第二陶瓷天线42、第三陶瓷天线43、第一贴片天线44、第二贴片天线45中，相邻层的天线之间通过3M背胶相连接，3M背胶能够使这些天线固定为一个整体，增强天线组件40的物理结构强度，且不会对各层天线的性能产生影响，由于3M胶较软，还具有一定的缓冲功能，受到冲击时，能够避免位于上层的第一陶瓷天线41、第二陶瓷天线42、第三陶瓷天线43的损坏。

在本实施例中，天线组件40通过贯穿电路板20的螺栓与金属底座10相连接，天线组件40上开设有多个用于螺栓穿过的安装孔50，天线组件40上还设置有多个起短路穿针作用的金属化过孔51。

B1频带及B3频带的工作波长长，需要的基材尺寸大，将第一贴片天线44和第二贴片天线45设置在天线组件40的下两层能够起到稳定支撑的作用，第一贴片天线44、第二贴片天线45采用四馈形式实现圆极化，这样设置的好处在于能够实现较好的轴比及低仰角增益及相位中心稳定。

第二陶瓷天线42与第三陶瓷天线43的工作波长比较接近，容易产生互耦使天线性能下降，为了解决这一问题，第二陶瓷天线42和第三陶瓷天线43采用双馈形式实现圆极化，且PIN针偏移距离一致，保证下面两层贴片的一致性，在保证天线增益及带宽的情况下，第二陶瓷天线42的工作波长比第三陶瓷天线43的工作波长短,具体地，第二陶瓷天线42的频率为1616MHz，第三陶瓷天线43的频率为1207MHz。

S频带的工作波长最短，在本实施例中，第一陶瓷天线41采用单馈切角实现圆极化，馈针位置设计在正中间，对其它贴片而言是在电流最小的地方引入了一个电壁，同时保持了其它贴片结构的对称性和馈电正交性，这样能够减小对其它贴片射频性能的影响，为了激励第一陶瓷天线41上的TM01模式，第一陶瓷天线41的辐射面上设置了U形槽，U形槽所在的区域暴露出第一陶瓷天线41的基材，U形槽的存在降低了第一陶瓷天线41的Q值并展宽了频带，延长了电路路径，也使第一陶瓷天线41能够更加小巧。

在本实施例中，电路板20的型号为FR4，电路板20构成该射频导航天线的馈电网络板，金属底座10的材质为铝，铝具有优异的导电率，同时强度适中、质量轻，使得金属底座10能够构成天线组件40的反射板。

通过采用上述技术方案，使得本发明提供的射频导航天线的主要性能指标如下：

能够满足客户越发苛刻的性能要求。

本发明提供的射频导航天线，通过使陶瓷天线在上下方向上的投影呈矩形，使陶瓷天线的中心位于金属底座轴心线的延长线上，使陶瓷天线的边长自上向下依次变大，使贴片天线与金属底座同轴设置，使贴片天线、电路板、金属底座的直径自上向下依次变大，使最下层陶瓷天线的对角线长度小于最上层贴片天线的直径，使得该天线体积小、集成度高、兼容频带多、信号稳定、定位精准、可靠性高，且成本低、制造工艺简单、有利于大规模生产。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。